Book/Report

FZJ-2018-03465

http://join2-wiki.gsi.de/foswiki/pub/Main/Artwork/join2_logo100x88.png Lysinbildung mit Corynebacterium Glutamicum : Analyse des Metabolitflusses durch Bestimmung zellinterner Aminosaeurekonzentrationen und enzymatische Untersuchungen

Schrumpf, B. (Corresponding author)FZJ*

1991
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18899

Report No.: Juel-2478

Abstract: Ziel der vorliegenden Arbeit war es, durch die Bestimmung zellinterner Aminosäurekonzentrationen und durch enzymatische Untersuchungen in C. glutamicum diejenigen Reaktionen im Lysinbiosyntheseweg zu identifizieren, die geschwindigkeitslimitierende Schritte in der Produktion dieser Aminosäure darstellen. 1. Die Bestimmung zellinterner Aminosäurekonzentrationen unter Produktionsbedingungen ergab, daß alle untersuchten C. glutamicurn-Stämme während der Kultivierung zwei Phasen durchliefen. In verschiedenen Phasen befindliche Zellen unterschieden sich in den spezifischen Wachstums- und Lysinproduktionsraten sowie im Muster der zellinternen Aminosäurekonzentrationen signifikant voneinander, so daß jede Phase einenanderen "physiologischen Zustand" der Kulturen repräsentierte. Ursache für den Übergang von einer Phase in die andere war die Änderung des pH-Wertes des Kulturmediums. 2. Für Phase 1 wurden zwei Reaktionsschritte identifiziert, die die Geschwindigkeit der Lysinsynthese in Produktionsstämmen begrenzten. Dabei handelte es sich zum einen um diejenigen Reaktionen, die die Lysinvorstufe Aspartat bereitstellen, zum anderen um die von der Aspartatkinase katalysierte Reaktion: Die Limitierung durch die Bereitstellung von Aspartat konnte durch die Gabe der Vorstufen Fumarat bzw Asparagin oder durch die Erhöhung der spezifischen Phosphoenolpyruvatcarboxylaseaktivität aufgehoben werden, da durch diese Eingriffe in den Stoffwechsel die zellinterne Aspartatkonzentration von 8 auf mindestens 13 mH erhöht und damit die spezifische Lysinproduktionsrate von 0,13 auf 0,19 mmol/g h gesteigert wurde. Die Limitierung durch die Aspartatkinasereaktion wurde durch Erhöhung der spezifischen Aspartatkinaseaktivität aufgehoben. Dies resultierte in einem Absinken der zellinternen Aspartat konzentration von 8 auf 1 mM bei einer Steigerung der spezifischen Lysinproduktionsrate von 0,13 auf 0,25 mmol/g h. Die höchste Steigerung der spezifischen Lysinproduktionsrate von 0,13 mmol/g h auf 0,32 mmol/g h und der Lysinausbeute von 20 auf 53 mM konnte nur durch die gleichzeitige Aufhebung beider Limitationen erzielt werden. 3. Anders als in Phase 1 wurde die spezifische Lysinproduktionsrate in Phase 2 weder durch die Bereitstellung von Aspartat noch durch die Aspartatkinasereaktion limitiert. Vielmehr wurden Hinweise darauf erhalten, daß in Phase 2 der Transport des Lysins vom Cytosol in das Kulturmedium den geschwindigkeitslimitierenden Schritt darstellen könnte. 4. Durch enzymatische Untersuchungen wurde nachgewiesen, daßC. glutamicum die Lysinvorstufe meso-Diaminopimelat auf zwei verschiedenen Synthesewegen aus Tetrahydrodipicolinat synthetisieren kann, indem Tetrahydrodipicolinat in nur einem, durchdie meso-Diaminopimelatdehydrogenase katalysierten Reaktionsschritt oder aber in vier, über succinylierte Intermediate führenden Schritten zu meso-Diaminopimelat umgesetzt wird. Beide Synthesewege wurden zwar gleichzeitig genutzt, jedoch zeigte die Analyse einer Mutante ohne meso-Diaminopimelatdehydrogenaseaktivitdt, daß die Synthesekapazität des übersuccinylierte Intermediate führenden Syntheseweges alleine bereits für das Wachstum ausreichend ist. Die Lysinbildung war in dieser Mutante jedoch uni 20 % reduziert. Die meso-Diamtinopimelatdehydrogenase ist daher Eift eine effektive Lysinbildung erforderlich.

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Contributing Institute(s):

1. Publikationen vor 2000 (PRE-2000)

Research Program(s):

1. 899 - ohne Topic (POF3-899) (POF3-899)

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Database coverage:

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